Прижизненное неразрушающее определение площади листьев у растений огурца для массового анализа

Актуальность. Разработать математическую модель распределения площади листьев на растении огурца. На ее основе, с помощью измерения минимального количества параметров: длины и ширины наибольшего листа и количества листьев на растении возможно определение площади листовой поверхности растения без их удаления с растений. Методы. Для определения фактической площади листьев пользовались двумя методами: весовым и с использованием сканирования изображения листьев в черно-белом режиме. Формулы математических моделей выводили с помощью регрессионного анализа. Результаты: Разработана и практически опробована система массового определения площади листьев у огурцов. Представлена пошаговая инструкция определения площади листа в обоих случаях: весовым методом и в графическом редакторе по файлу его скана. Точность определения площади составляет при этом ±2%. Система включает в себя разработку математической модели распределения площади листьев по растению на момент учетов. Для практического использования полученных формул этой модели достаточно измерения всего лишь трех параметров на каждом растении: 1-количество листьев, 2-длина и 3- ширина наибольшего типичного листа. Предложен критерий типичности на основе соотношения длины и ширины листа. Модель совпадает с фактической площадью листьев у растений с типичным распределением на уровне ±5%. Это позволяет одному звену в 2 человека измерить до 500 растений за рабочий день. Доля растений с типичным распределением площади листьев колеблется от 90% в начале вегетации до 80-85% - в конце ее. Это позволяет относительно точно при минимальных затратах рассчитывать общую площадь в агротехнических опытах. Листья при этом не получают никаких повреждений и продолжают расти. Заключение: Разработанный метод позволяет проводить учет листовой площади на одних и тех же растениях многократно, на разных фазах онтогенеза и в разные периоды вегетации.

1. Kanemasu E.T., Asrar G., Fuchs M. Application of remotely sensed data in wheat growth modelling. In: Wheat Growth and Modelling. 1985;(86):357-369. Day W. and R.K. Atkin (Eds.). NatoAsi Series, Series A: Life Sciences. Springer, Boston MA.

2. Kandiannan K., Kailasam C., Chandaragiri K.K., Sankaran N. Allometric model for leaf area estimation in black pepper (Piper nigrum L.). J. Agric. Crop Sci. 2002;(188):138-140.

3. Lawlor D.W. Photosynthesis, productivity and environment. J. Exp. Bot. 1995;(46):1449‒1461.

4. Guo D.P., Sun Y.Z. Estimation of leaf area of stem lettuce (Lactuca sativa Var. Angustana) from linear measurements. Ind. J. Agric. Sci. 2001;(71):483-486.

5. Camas N., Ayan A.K., Esendal E. Leaf area prediction model for safflower (Carthamus tinctorius L.). Pak. J. Biol. Sci. 2005;(8):1541-1543.

6. Manivel L. Biometric correlations between leaf area and length measurements of Granache grape leaves. HortSci, 1974;(9):27-28.

7. Strik B.C., Proctor J.T.A. Estimating the area of trifoliolate and unequally imparipinnate leaves of strawberry. Hortic. Sci. 1985;(20):1072-1074.

8. Stewart D.W., Dwyer L.M. Mathematical characterization of maize canopies. Agric. For. Meteorol. 1993;(66):247-265.

9. Guo D.P. and Y.Z. Sun. Estimation of leaf area of stem lettuce (Lactuca sativa var. angustana) from linear measurements. Ind. J. Agric. Sci. 2001;(71):483-486.

10. Kucukonder H., Boyaci S., Akyuz A. A modeling study with an artificial neural network: developing estimation models for the tomato plant leaf area. Turk. J. Agric. For. 2016;(40):203‒212

11. Bozkurt S., Keskin M. Effect of deficit irrigation on the estimation of cucumber leaf area under greenhouse conditions. Int. J. Agric. Biol. 2018;(20):877−882.

12. Blanco F.V., Folegatti M.V. Estimation of leaf area for greenhouse cucumber by linear measurements under salinity and grafting. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.) 2005;(62):305‒309.

13. Cho Y., Oh S., Oh M.M., Son J.E. Estimation of individual leaf area, fresh weight, and dry weight of hydroponically grown cucumbers (Cucumis sativus L.) using leaf length, width, and SPAD value. Sci. Hortic. 2007;(111):330‒334.

14. ROBBINS N.S., PHARR D.M. Leaf area prediction models for cucumber from linear measurements. HortScience. 1987;22(6):1264-1266.

15. Singh M.C., Singh K.G., Singh J.P. Indirect method for measurement of leaf area and leaf area index of soilless cucumber crop. Adv Plants Agric Res. 2018;8(2):188-191. DOI: 10.15406/apar.2018.08.00311